книги из ГПНТБ / Иноземцев, Г. Б. Электронно-ионная технология в деревообрабатывающей промышленности

11.Моторы, приводящие в движение вентиляционную систему

иконвейер, должны быть сблокированы с ИВН, поэтому остановка того или другого устройства при нарушении нормальной работы вентиляционной системы или конвейера автоматически выключает

высокое напряжение.

12. Взаимная блокировка на пульте управления должна обес­ печить невозможность пуска конвейера без включения предупреди­ тельных светового и звукового сигналов и включения лакоподаю­ щего устройства при невключенной вентиляции и неподанном вы­ соком напряжении.

13. При выполнении каких-либо работ па отдельных узлах электростатической установки все токоведущие части должны быть заземлены, на пусковой аппаратуре должны быть вывешены пре­ дупредительные надписи и знаки о производимых работах. При ра­ ботах надлежит пользоваться низковольтными переносными лам­ пами напряжением 12 в.

14.Работы внутри распылительных камер и в помещении с вы­ соковольтно-выпрямительными устройствами выполняются с види­ мым заземлением.

15.Во время работы электростатической установки запреща­ ется входить в распылительную камеру, прикасаться к изоляторам, шинам и другим частям электрооборудования, производить какойлибо ремонт оборудования, приборов и узлов установки, обслужи­ вающему персоналу находиться на рабочем участке без положен­

ной спецодежды.

16.Возле электростатической установки должна находиться аптечка с постоянным запасом медикаментов и перевязочных материалов для оказания первой медицинской помощи.

17.На видном месте возле установки должен быть вывешен плакат с правилами оказания первой помощи при поражении электрическим током.

Меры противопожарной безопасности

В отделочных цехах, оборудованных установками для нанесе­ ния лакокрасочных покрытий на поверхность изделий в электро­ статическом поле высокого напряжения, необходимо руководст­ воваться следующими действующими нормами и правилами по по­ жарной безопасности для отделочных и окрасочных цехов.

1. Производственное помещение отделочного цеха должно соот­ ветствовать категории помещений класса В-16.

2. Вентиляционные устройства электрораспьглительных и су­ шильных камер должны обеспечить регулярное удаление паров растворителей, непрерывно сохраняя в камерах и сушилках допу­ стимые концентрации компонентов лакокрасочных материалов.

3. В районе электростатической установки не менее чем в двух местах должны быть сосредоточены средства огнетушения: сухие огнетушители СУ-2, ящики с песком, кошмы и другие средства про­ тивопожарной защиты.

95

тенсивность процессов, недостижимую другими широкораспростра­ ненными методами, такими, как механическое перемешивание, вы­ сокие температуры, давление и т. д.

В этом направлении большая заслуга принадлежит советским ученым (Л. Д. Розенбергу, В. М. Фридману, Ю. И. Китайгород­ скому и др.), в результате теоретических исследований которых были сконструированы ультразвуковые аппараты большой произ­ водительности, внедренные в промышленном масштабе. Использо­ вание этой аппаратуры оказалось оправданным и высокоэффектив­ ным. Новые методы дают экономический эффект, составляющий десятки миллионов рублей.

Целесообразность и рентабельность использования ультра­ звука (разжижение и распыление лакокрасочных материалов, очистка их, крашение и пропитка древесины и др.) подтверждается и практикой, и экспериментальными исследованиями.

РАЗЖИЖЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКА

Современные высокие темпы развития мебельной промышлен­ ности требуют разработки и внедрения новых, прогрессивных тех­ нологических процессов. Большую роль в этом играет применение высокоэффективных способов отделки и новых лакокрасочных ма­ териалов, позволяющих снизить стоимость отделки, улучшить свойства, качество и сократить производственный цикл, улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

Однако применение новых способов отделки и лакокрасочных материалов, имеющих повышенный процент .пленкообразующих и хорошие физико-механические свойства, требует большого количе­ ства дорогостоящих органических растворителей (от 20—25% для таков МЧ и УВД до 50—85% для лаков НЦ, ПХВ и др.), что приводит к повышению стоимости отделки и ухудшению условий труда.

Поэтому разработка мероприятий и средств, устраняющих не­ обходимость разведения лакокрасочных материалов растворите­ лями, имеет большое практическое значение. Для достижения этой цели используют, паро- и. электроподогрев лакокрасочных матери­ алов, однако полностью избавиться от добавок растворителей не удается.

Выполненные в разное время исследования по озвучиванию жидких сред для изменения их состояния и свойств практически и теоретически доказали эффективность применения ультразвука. Ультразвук существенно влияет на вязкость жидкостей: вязкость заметно уменьшается (на 20—50%), причем продолжительность процесса тоже значительно уменьшается (от 5 до 20 раз) и состав­ ляет 3—5 мин.

Эффективность применения ультразвуковых колебаний при об­ работке жидких сред (в том числе лаков и красок) объясняется тем, что условия излучения упругих колебаний ультразвуковых частот в жидкость более благоприятны, чем, например, в газовую среду, так как акустическое сопротивление жидкости во много раз больше, чем воздуха. Это позволяет получать значительно боль-

Рис. 23. Принципиальная схема ультразвуковой разжижительнои установки:

1 — питательный бак: 2 — привод мешалки; 3 — вентиль; 4 — лакоподающес устройство; 5 — ультразвуковой генератор; 6 — разжнжнтельное устройство; 7 — магннтострикционный преобразователь; 8 — пневматический распылитель

шие акустические мощности в жидких средах при одинаковой мощности излучателей.

В УкрНИИМОД разработана ультразвуковая разжижительная установка (рис. 23) [Ю]. Разработке такой установки пред­ шествовало изучение различных способов введения ультразвуковых колебаний в технологический процесс, установление оптимальных параметров ультразвуковых устройств (частоты, мощности озвучи­ вания и др.), а также выбор наиболее оптимальных конструкций генераторов и ультразвуковых преобразователей.

Установка обеспечивала следующее:

возможность работы по порционному и проточно-порционному методам озвучивания; использование различных видов преобразо­ вателей и источников ультразвуковой энергии;

возможность озвучивания лакокрасочных материалов с непос­ редственным введением ультразвуковых колебаний в технологи­ ческий объем;

возможность нанесения озвучиваемых лакокрасочных матери­ алов пневматическим распылителем; измерение всех параметров, характеризующих процесс разжижения.

Значительное внимание уделено выбору оптимальных систем согласования и ввода ультразвуковых колебаний в озвучиваемый объем с лакокрасочными материалами. Для этого были проведены

98

180 сек, величина исходной вязкости г|!1СХот 40 до 120 сек по ВЗ-4, а объем озвучивания от 250 до 5000 см3.

Исследованиями было установлено, что исходная вязкость ла­ кокрасочных материалов снижалась в 2—6 раз, а у некоторых ма­ териалов на основе полиэфирных смол — в 10—30 раз.

На рис. 25 представлены кривые изменения вязкости различ­ ных лакокрасочных материалов - при воздействии ультразвука в зависимости от времени озвучивания. Кривые на рисунке пока­ зывают, что эффективность действия ультразвука проявляется

в большей степени в начальный период при относительно высокой вязкости лака (80—120 сек по ВЗ-4). Кривые имеют явно выра­ женный экспоненциальный характер.

Установлена также полная обратимость во времени процесса разжижения (рис. 26). Вязкость достигала своих первоначальных значений через 10—75 мин, в то время как технологическая при­ менимость составляла 5—30 мин после озвучивания.

Сравнительные испытания различных способов снижения вяз­ кости позволили установить существенную разницу между ультра­ звуковым способом и способом нагрева (табл. 9).

При ультразвуковом воздействии вязкость лакокрасочных мате­ риалов снижается более резко, чем при нагреве, а среднее опере­ жение снижения вязкости при воздействии ультразвука постоянно и составляет 10—20 сек по ВЗ-4 (при идентичных значениях темпе­ ратуры).

На основании полученных результатов определены основные факторы, способствующие процессу снижения исходной вязкости: время Г0зв и объем озвучивания К03в, мощность Р и частота f ультразвука, кавитация, температура озвучиваемой среды, исход­ ная вязкость тщсх, структура и свойства лакокрасочных материа­ лов.

Процесс снижения вязкости лакокрасочных материалов следует рассматривать как следствие термического действия ультразвука и кавитационных явлений, обусловливающих мгновенное измене-

100

ком

ние давления и температуры, а также интенсивное перемешивание озвучиваемой среды.

Значительное внимание было уделено вопросу определения теплоэнергетических параметров процесса, к. п.,д. и полезной акустической мощности, затрачиваемой на разжижение. Получен­ ные уравнения теплоэнергетического баланса установки позволили найти выражение для полезной акустической мощности Р щ и ко­ нечной температуры лакокрасочного материала за время озвучи­ вания:

теле до и после озвучивания;

t0— температура окружающей среды;

k m — коэффициент теплоотдачи разжижительной камеры при свободном теплообмене;

t's — температура воды в преобразователе; Т — время озвучивания.

101

Коэффициент полезного действия установки достигает 40—50% и. зависит от вязкости озвучиваемого материала. Он может быть увеличен, так как в последнее время отечественной промышлен­ ностью начали выпускаться ферритовые излучатели, у которых к. и. д. достигает 85%.

В1968—1969 гг. в Ленинградской лесотехнической академии

[9]были проведены исследования по использованию гидродинами­ ческих излучателей для разжижения нитролаков. Они полностью подтвердили, что при одинаковом расходе электроэнергии ультра­ звук является более технически совершенным и представляет практический интерес для мебельной промышленности.

Ультразвуковой метод разжижения лакокрасочных материалов позволяет уменьшить добавление дефицитных .органических рас­ творителей на 40—80%, сокращает производственный цикл отделки на 25—30%, снижает себестоимость продукции на 10%, улучшает санитарно-гигиенические условия труда.

РАСПЫЛЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В последние годы отмечен значительный интерес к применению ультразвуковой энергии для распыления лакокрасочных матери­ алов. Одно из основных преимуществ этого метода — возмож­ ность получения тонкодисперсных аэрозолей, а следовательно, и более высокого качества покрытия.

Распыление лакокрасочных материалов ультразвуком позво­ ляет получить частицы размером 1—7 мк, при этом вязкость их снижается на 50—70%• Наиболее приемлемыми способами ультра­ звукового распыления являются распыление' в ультразвуковом фонтане (мегагерцевый диапазон частот) и распыление с поверх­ ности ультразвуковых излучателей на низких ультразвуковых ча­ стотах (килогерцевый диапазон частот).

Второй способ распыления нашел более широкое применение. При этом способе распыление тонких слоев лакокрасочного мате­ риала или жидкости, подлежащей распылению, с поверхности из­ лучателя происходит в результате отрыва верхушек гребней сто­ ячих волн на поверхности жидкости при больших амплитудах ко­ лебаний.

Основные характеристики ультразвукового распыления — дис­ персионный состав аэрозоля, вязкость, поверхностное натяжение и производительность.

Распыление можно выполнять различными излучателями: аэро­ динамическими, пьезоэлектрическими н магнитострикционными.

ВНИИХиммаш разработал и успешно внедряет в промышлен­ ность ультразвуковые распылители типа РУЗ для распыления жидкостей и расплавов. Эти распылители отличаются несложной конструкцией, простотой в эксплуатации, малым расходом электро­ энергии, отсутствием вращающихся и трущихся узлов и деталей.

102

Распылитель типа РУЗ состоит из магнитострикционного излу­ чателя, к полуволновому концентратору которого присоединена распылительная насадка, представляющая собой цилиндр с внут­ ренней экспоненциальной полостью, оканчивающийся тонкостен­ ной оболочкой в виде усеченного конуса. Распыление с такой на­ садки начинается в случае достижения при частоте 20 кгц ампли­ туды колебаний порядка 12 мк.

Промышленный опыт эксплуатации распылителей типа РУЗ показывает особенно хорошие результаты при распылении жидко­ стей и лакокрасочных материалов с малой величиной поверхност­

стью электростатического поля и особенно несовершенством суще­ ствующих конструкций распылителей.

В США ультразвук использовали при электростатической ок­ раске изделий в 1961 г. Принципиальная схема установки пред­ ставлена на рис. 27. Л-акокрасочный материал подается к лотко­ вому электростатическому распылителю, вибрирующему с часто­ той в несколько килогерц. Распыление лакокрасочного материала происходит вследствие процесса кавитации и электростатического отталкивания частиц. Высокое напряжение на поверхности лако­ красочного материала, кроме обычного эффекта распыления, сни­ жает кавитацию, что и способствует измельчению частиц краски, которые в дальнейшем переносятся на окрашиваемую поверхность. При распылении на установке глифталевых красок удалось полу­ чить «факел» с диаметром до 300 мм при высокой однородности и

103

равномерности покрытия. Такой «факел» был получен при напря­ жении 60 кв, частоте 25 кгц, мощности излучателя 20 вт и меж­ электродном расстоянии 350 мм.

В Японии и США промышленное применение нашли и другие установки, основным отличием которых являются методы подвода электрической энергии ультразвуковой частоты к распылительным устройствам, находящимся под высоким напряжением. Эксплуата­ ция этих установок показала, что совмещенный метод окраски

изделий (сочетание ультразвуко­ вого и электростатического мето­ дов) в ряде случаев обеспечи­ вает более высокие технико-эко­ номические показатели по сравне­

лакокрасочных материалов на из­ делия из древесины. Этот распы­ литель был испытан при нанесе­ нии эмалей МЧ-13, ПФ-133, МЛ-12, водоразбавляемой эмали ФЛ-149, водоэмульсионной краски ПВА. Максимальная производи­ тельность (120—130 г/мин) дости­ галась при вязкости 15—17 сек по ВЗ-4. Исследования выполня­

лись на магнитострикционных излучателях, работающих отультразвуковых генераторов типаУЗГ-2,5 и УЗГ-0,4 на частоте 19—21 кгц. В электростатическом поле эти материалы наносились при частоте 19—20 кгц, мощности излучения 400 вт-, напряжении на распыли­ теле 80—100 кв, межэлектродном расстоянии 150—200 мм.

На установке по схеме, представленной на рис. 28, была апроби­ рована технология нанесения вышеуказанных лакокрасочных мате­ риалов на изделия из различных материалов (деревянные детали, ткани, кожи, пластики, стекло). Качество отделки было удовлетво­ рительное. Установлено, что наиболее благоприятно распыляются водоэмульсионные и водоразбавляемые лакокрасочные материалы, т. -е. материалы, которые другими методами распыляются плохо или совсем не распыляются.

Преимущества ультразвукового распыления при одновременном воздействии электростатического поля — возможность использова­ ния лакокрасочных материалов с широким диапазоном вязкости, отказ от сжатого воздуха, получение однородного мелкодисперс-

104